C++封裝繼承多態(tài)總結(jié)

面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)基本特征

面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)基本特征是：封裝、繼承、多態(tài)。其中，封裝可以隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，使得代碼模塊化；繼承可以擴(kuò)展已存在的代碼模塊（類）；它們的目的都是為了——代碼重用。而多態(tài)則是為了實(shí)現(xiàn)另一個(gè)目的——接口重用！

封裝???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

什么是封裝？

封裝可以隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，使得代碼模塊化；封裝是把過程和數(shù)據(jù)包圍起來，對(duì)數(shù)據(jù)的訪問只能通過已定義的界面。面向?qū)ο笥?jì)算始于這個(gè)基本概念，即現(xiàn)實(shí)世界可以被描繪成一系列完全自治、封裝的對(duì)象，這些對(duì)象通過一個(gè)受保護(hù)的接口訪問其他對(duì)象。在面向?qū)ο缶幊躺峡衫斫鉃?#xff1a;把客觀事物封裝成抽象的類，并且類可以把自己的數(shù)據(jù)和方法只讓可信的類或者對(duì)象操作，對(duì)不可信的進(jìn)行信息隱藏。

繼承??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

什么是繼承？

繼承是指這樣一種能力：它可以使用現(xiàn)有類的所有功能，并在無需重新編寫原來的類的情況下對(duì)這些功能進(jìn)行擴(kuò)展。其繼承的過程，就是從一般到特殊的過程。

通過繼承創(chuàng)建的新類稱為“子類”或“派生類”。被繼承的類稱為“基類”、“父類”或“超類”。要實(shí)現(xiàn)繼承，可以通過“繼承”（Inheritance）和“組合”（Composition）來實(shí)現(xiàn)。在某些?OOP?語言中，一個(gè)子類可以繼承多個(gè)基類。但是一般情況下，一個(gè)子類只能有一個(gè)基類，要實(shí)現(xiàn)多重繼承，可以通過多級(jí)繼承來實(shí)現(xiàn)。

繼承的實(shí)現(xiàn)方式？

繼承概念的實(shí)現(xiàn)方式有三類：實(shí)現(xiàn)繼承、接口繼承和可視繼承。

1.?實(shí)現(xiàn)繼承是指使用基類的屬性和方法而無需額外編碼的能力；

2.?接口繼承是指僅使用屬性和方法的名稱、但是子類必須提供實(shí)現(xiàn)的能力；

3.?可視繼承是指子窗體（類）使用基窗體（類）的外觀和實(shí)現(xiàn)代碼的能力。

多態(tài)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

什么是多態(tài)？

多態(tài)性（polymorphisn）是允許你將父對(duì)象設(shè)置成為和一個(gè)或更多的他的子對(duì)象相等的技術(shù)，賦值之后，父對(duì)象就可以根據(jù)當(dāng)前賦值給它的子對(duì)象的特性以不同的方式運(yùn)作。簡單的說，就是一句話：允許將子類類型的指針賦值給父類類型的指針。

例子：（2012某**軟件公司筆試題）

請(qǐng)按順序?qū)懗鱿旅娲a的輸出結(jié)果：

答案：call child func

call ~child

call ~base

多態(tài)的實(shí)現(xiàn)方式分析？

實(shí)現(xiàn)多態(tài)，有二種方式，覆蓋，重載。覆蓋：是指子類重新定義父類的虛函數(shù)的做法。重載：是指允許存在多個(gè)同名函數(shù)，而這些函數(shù)的參數(shù)表不同（或許參數(shù)個(gè)數(shù)不同，或許參數(shù)類型不同，或許兩者都不同）。

分析：

“重載”是指在同一個(gè)類中相同的返回類型和方法名，但是參數(shù)的個(gè)數(shù)和類型可以不同

“覆蓋\重寫”是在不同的類中。

其實(shí)，重載的概念并不屬于“面向?qū)ο缶幊?/span>”，重載的實(shí)現(xiàn)是：編譯器根據(jù)函數(shù)不同的參數(shù)表，對(duì)同名函數(shù)的名稱做修飾，然后這些同名函數(shù)就成了不同的函數(shù)（至少對(duì)于編譯器來說是這樣的）。如，有兩個(gè)同名函數(shù)：function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么編譯器做過修飾后的函數(shù)名稱可能是這樣的：int_func、str_func。對(duì)于這兩個(gè)函數(shù)的調(diào)用，在編譯器間就已經(jīng)確定了，是靜態(tài)的（記住：是靜態(tài)）。也就是說，它們的地址在編譯期就綁定了（早綁定），因此，重載和多態(tài)無關(guān)！真正和多態(tài)相關(guān)的是“覆蓋”。當(dāng)子類重新定義了父類的虛函數(shù)后，父類指針根據(jù)賦給它的不同的子類指針，動(dòng)態(tài)（記住：是動(dòng)態(tài)！）的調(diào)用屬于子類的該函數(shù)，這樣的函數(shù)調(diào)用在編譯期間是無法確定的（調(diào)用的子類的虛函數(shù)的地址無法給出）。因此，這樣的函數(shù)地址是在運(yùn)行期綁定的（晚邦定）。結(jié)論就是：重載只是一種語言特性，與多態(tài)無關(guān)，與面向?qū)ο笠矡o關(guān)！引用一句Bruce Eckel的話：“不要犯傻，如果它不是晚邦定，它就不是多態(tài)。”

C++多態(tài)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)：

該部分轉(zhuǎn)自：http://blog.chinaunix.net/uid-7396260-id-2056657.html

1、c++實(shí)現(xiàn)多態(tài)的方法

面向?qū)ο笥辛艘粋€(gè)重要的概念就是對(duì)象的實(shí)例，對(duì)象的實(shí)例代表一個(gè)具體的對(duì)象，故其肯定有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存這實(shí)例的數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)包括對(duì)象成員變量，如果對(duì)象有虛函數(shù)方法或存在虛繼承的話，則還有相應(yīng)的虛函數(shù)或虛表指針，其他函數(shù)指針不包括。

虛函數(shù)在c++中的實(shí)現(xiàn)機(jī)制就是用虛表和虛指針，但是具體是怎樣的呢？從more effecive c++其中一篇文章里面可以知道：是每個(gè)類用了一個(gè)虛表，每個(gè)類的對(duì)象用了一個(gè)虛指針。要講虛函數(shù)機(jī)制，必須講繼承，因?yàn)橹挥欣^承才有虛函數(shù)的動(dòng)態(tài)綁定功能，先講下c++繼承對(duì)象實(shí)例內(nèi)存分配基礎(chǔ)知識(shí)：

從more effecive c++其中一篇文章里面可以知道：是每個(gè)類用了一個(gè)虛表，每個(gè)類的對(duì)象用了一個(gè)虛指針。具體的用法如下：
class A
{public:
??? virtual void f();
??? virtual void g();
private:
??? int a
};

class B : public A
{
public:
??? void g();
private:
??? int b;
};
//A，B的實(shí)現(xiàn)省略
因?yàn)锳有virtual void f（），和g（），所以編譯器為A類準(zhǔn)備了一個(gè)虛表vtableA，內(nèi)容如下：

?

A::f?的地址

A::g?的地址

B因?yàn)槔^承了A，所以編譯器也為B準(zhǔn)備了一個(gè)虛表vtableB，內(nèi)容如下：

A::f?的地址

B::g?的地址

注意：因?yàn)锽::ｇ是重寫了的，所以B的虛表的g放的是B::g的入口地址，但是f是從上面的A繼承下來的，所以f的地址是A::f的入口地址。然后某處有語句 B bB;的時(shí)候，編譯器分配空間時(shí)，除了A的int a，B的成員int b；以外，還分配了一個(gè)虛指針vptr，指向B的虛表vtableB，bB的布局如下：

vptr?： 指向B的虛表vtableB

int a： 繼承A的成員

int b： B成員

當(dāng)如下語句的時(shí)候：
A *pa = &bB;
pa的結(jié)構(gòu)就是A的布局（就是說用pa只能訪問的到bB對(duì)象的前兩項(xiàng)，訪問不到第三項(xiàng)int b）
那么pa->g()中，編譯器知道的是，g是一個(gè)聲明為virtual的成員函數(shù)，而且其入口地址放在表格（無論是vtalbeA表還是vtalbeB表）的第2項(xiàng)，那么編譯器編譯這條語句的時(shí)候就如是轉(zhuǎn)換：call *(pa->vptr)[1]（C語言的數(shù)組索引從0開始哈~）。
這一項(xiàng)放的是B：：g()的入口地址，則就實(shí)現(xiàn)了多態(tài)。（注意bB的vptr指向的是B的虛表vtableB）
另外要注意的是，如上的實(shí)現(xiàn)并不是唯一的，C++標(biāo)準(zhǔn)只要求用這種機(jī)制實(shí)現(xiàn)多態(tài)，至于虛指針vptr到底放在一個(gè)對(duì)象布局的哪里，標(biāo)準(zhǔn)沒有要求，每個(gè)編譯器自己決定。我以上的結(jié)果是根據(jù)g++ 4.3.4經(jīng)過反匯編分析出來的。
2、兩種多態(tài)實(shí)現(xiàn)機(jī)制及其優(yōu)缺點(diǎn)

除了c++的這種多態(tài)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制之外，還有另外一種實(shí)現(xiàn)機(jī)制，也是查表，不過是按名稱查表，是smalltalk等語言的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
（1）、按照絕對(duì)位置查表，這種方法由于編譯階段已經(jīng)做好了索引和表項(xiàng)(如上面的call *(pa->vptr[1]） )，所以運(yùn)行速度比較快;缺點(diǎn)是：當(dāng)A的virtual成員比較多（比如1000個(gè)），而B重寫的成員比較少（比如2個(gè)），這種時(shí)候，B的vtableＢ的剩下的998個(gè)表項(xiàng)都是放Ａ中的virtual成員函數(shù)的指針，如果這個(gè)派生體系比較大的時(shí)候，就浪費(fèi)了很多的空間。
比如：GUI庫，以MFC庫為例，MFC有很多類，都是一個(gè)繼承體系；而且很多時(shí)候每個(gè)類只是1、2個(gè)成員函數(shù)需要在派生類重寫，如果用Ｃ＋＋的虛函數(shù)機(jī)制，每個(gè)類有一個(gè)虛表，每個(gè)表里面有大量的重復(fù)，就會(huì)造成空間利用率不高。于是ＭＦＣ的消息映射機(jī)制不用虛函數(shù)，而用第二種方法來實(shí)現(xiàn)多態(tài)，那就是：
（２）、按照函數(shù)名稱查表，這種方案可以避免如上的問題；但是由于要比較名稱，有時(shí)候要遍歷所有的繼承結(jié)構(gòu)，時(shí)間效率性能不是很高。（關(guān)于MFC的消息映射的實(shí)現(xiàn)，看下一篇文章）
３、總結(jié)：
如果繼承體系的基類的virtual成員不多，而且在派生類要重寫的部分占了其中的大多數(shù)時(shí)候，用C++的虛函數(shù)機(jī)制是比較好的；但是如果繼承體系的基類的virtual成員很多，或者是繼承體系比較龐大的時(shí)候，而且派生類中需要重寫的部分比較少，那就用名稱查找表，這樣效率會(huì)高一些，很多的GUI庫都是這樣的，比如MFC，QT

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++封装、继承、多态的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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